در ایالات متحده، ژاپن، کره جنوبی، چین، آلمان و برخی کشورهای اروپایی، صنعت خودرو نقش ویژه و عمدهای را در حوزه تولیدات آن کشورها بر عهده دارد. با توجه به تولید انبوه و اتوماتیک در صنایع خودروسازی ، الزامات دقیق کیفی و هزینه‌های تولید از حساسیت بسیار بالایی برخوردار هستند. به همین خاطر صنایع خودروسازی همواره با تامین‌کنندگان و ارائه‌دهندگان فناوری روابطی نزدیک و مبتنی بر اعتماد دو طرفه دارند تا درجه بالایی از اتوماسیون مورد نیاز این صنایع را در فرآیندهای تولید پشتیبانی نمایند.
در این خصوص، پردازش تصویر صنعتی یا “بینایی ماشین” به عنوان یکی از کلیدی‌ترین فناوری‌ها در صنعت خودروسازی شناخته می‌شود، زیرا امکان استفاده از این تکنولوژی در جهت بهینه‌سازی انواع فرآیندهای زنجیره ارزش مانند تولید، تضمین کیفیت و تدارکات وجود دارد. فناوری‌های بینایی ماشین در انواع برنامه‌های کاربردی صنعتی به منظور شناسایی سریع، واضح و بدون ابهام اشیا و در نتیجه اتوماسیون و تسریع فرآیندهای تولیدی استفاده می‌شود. روش‌های مختلف این تکنولوژی برای بازرسی های کیفی و دقیق سطح اجزای مختلف قطعات، چک کردن صحت مونتاژ واریانت های مختلف خودرو شامل موتور ، بازرسی های ابعادی ، بازرسی کامل اجزای بدنه خودرو، بازرسی دقیق صحت چسب کاری های انجام شده توسط ربات ها ، کنترل دقیق کیفیت رنگ کاری ، کنترل فاصله درزهای مختلف بدنه خودرو بعد از مونتاژ، تعیین موقعیت های جاگذاری قطعات مختلف مانند نصب شیشه خودرو برای هدایت ربات ها، بازخوانی کدهای حک شده بر روی قطعات مختلف شامل موتور و ثبت کدها در پایگاه دیتاهای ابری و شناسایی و مرتب‌سازی خودکار محصولات معیوب مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همین صورت، از این فناوری می‌توان برای تشخیص تکمیل و تایید محصولات نیز استفاده کرد. ویژگی منحصر به فرد بینایی ماشین، سرعت بالای آن و صرفه‌جویی در زمان است. تنها در چند میلی ثانیه، شناسایی و پردازش اطلاعات تصویر توسط الگورتیم‌های این تکنولوژی انجام می‌گیرند. در نتیجه در مدت زمانی کوتاه و با سرعت بالا می‌توان تعداد بسیار بالایی از محصولات را به صورت خودکار بررسی کرد.
بینایی ماشین کیفیت را در صنعت خودرو تضمین می کند.
ساخت محصولات با کیفیتی یکنواخت، در تولید و مهندسی خودرو بسیار مهم است. تولیدکنندگان و تأمین کنندگان قطعات برای تأیید فرآیندهای پیچیده مونتاژ و بازرسی به فناوری پیشرفته بینایی ماشین اعتماد می کنند.
با این حال ، سیستم های پردازش تصویر حتی پس از تولید قطعات خودرو و مونتاژ آن برای بازرسی کیفیت مورد استفاده قرار می گیرند.
بینایی ماشین در تمام فرآیندهای تولید
بازرسی کیفیت می تواند در مراحل اولیه فرآیندهای تولید خودرو استفاده شود ، به عنوان مثال ، برای بازرسی ورق مورد استفاده در خودرو می توان با استفاده از سیستم بینایی ماشین ، حتی کوچکترین خراش ها که پس از رنگ آمیزی بسیار برجسته می شوند را شناسایی کرد. به عنوان مثال با شناسایی فلزی که از نظر ساختاری سالم طبقه بندی شده است اما دارای لکه است ، می تواند در قسمتهای غیر قابل مشاهده خودرو استفاده شود.
تصور انجام برخی از عملیات مونتاژ بدون بینایی ماشین دشوار است ، به عنوان مثال ، برای هدایت ربات برای قرار دادن و نصب شیشه های جلو یا سایر کارهای هدایت مانند نصب درب ها. تصویربرداری سه بعدی به تولیدکنندگان کمک می کند تا یکی از شاخص های اصلی کیفیت ، یعنی تراز بودن و فاصله قرار گرفتن با دقت بالا رعایت شود.
به طور خلاصه کاربردهای بینایی ماشین در صنعت خودروسازی را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
- شناسایی
- ردیابی سطوح
- خواندن بارکد روی برچسب ها
- خواندن بارکدهای 2 بعدی که مستقیماً روی قطعات حک شده‌اند
- برچسب یا تایید مستقیم علائم
بازرسی
- بررسی عدم حضور
- تصحیح خطا
- تأیید صحت
- بازرسی نهایی
- اندازه گیری، سنجش، هدایت
- اندازه‌گیری ابعادی
- تست اتوماسیون
- راهنمایی ربات
صنایع خودروسازی از جمله اولین صنایعی بودند که فناوری بینایی ماشین به صورت گسترده در آنها به کار گرفته شد. این صنعت تولیدی همیشه در فرآیندهای خود به دنبال ارتقا اتوماسیون است و تمایل دارد در خط تولید از پشتیبانی ربات گرفته تا چهارمین انقلاب صنعتی که به صنعت 4.0 یا نسل چهارم صنعت معروف است، اتوماسیون را اعمال کند. صنعت خودروسازی همچنین معروف به استفاده از نوآوری‌های بسیار قابل توجه است؛ این ویژگی در صنعت بینایی ماشین نیز مشاهده می‌شود و بدین ترتیب تکنولوژی بینایی ماشین به عنوان یکی از شرکای قابل اطمینان برای پاسخگویی به تقاضای فناوری‌های نوین در صنعت شناخته می‌شود. به همین صورت، صنعت خودروسازی بزرگترین مشتری شرکت‌های ارائه‌دهنده تصویربرداری صنعتی در کشور آلمان است که بخش اعظمی از درآمد آن را تشکیل می‌دهد.
با توجه به الزامات کیفی در صنعت خودرو، مجموعه‌ای از خواسته‌های مختلف و ویژه برای تولیدات بیان می‌شوند. راه‌حل‌های عرضه شده باید بسیار قوی و قابل اعتماد باشند و به راحتی بتوان آنها را به کار گرفت. از سوی دیگر، فشارهای بالای قیمتی در صنعت خودرو و تامین‌کننده، خواهان تولید محصولاتی با قیمت رقابتی است، محصولاتی که حداکثر ارزش را دارند و مناسب برای کاهش هزینه‌های تولید، تعمیر و نگهداری در مدت زمان طولانی هستند. از نگاهی دیگر، دسترس‌پذیری، مفید بودن و قابلیت استفاده طولانی مدت محصولات بینایی ماشین اهمیت بالایی دارد. پشتیبانی مناسب، داشتن دانش جامع و کامل در خصوص فناوری‌های متفاوتی چون روش‌های اندازه‌گیری مختلف از دو بعدی ساده گرفته تا دید سه بعدی و امکان تجریه و تحلیل توالی تصاویر از جمله ویژگی‌های الزامی توسط ارائه‌دهندگان تکنولوژی بینایی ماشین هستند.
بینایی ماشین به منظور بازرسی سطوح به صورت سه بعدی و بر اساس تطابق تصاویر مبتنی بر سطح و مقایسه اشیا به کار گرفته می‌شود. از جمله چالش‌های مهم در به کارگیری این تکنولوژی در صنعت خودرو، یکپارچگی بهتر و ارتباطی نزدیک بین اجزای بینایی ماشین و منطق قابل برنامه‌ریزی است. با ادغام هر چه بیشتر و بهتر این دو فناوری، خودروسازان می‌توانند صرفه‌جویی بسیار بالایی در هزینه‌های خود داشته باشند و ضمن تسریع روند تولید محصولات، کارایی بالاتری نیز داشته باشند.
همچنین با تعریف استانداردهایی، می‌توان ادغام اجزای مختلف با یکدیگر را آسان‌‌تر کرده و با توسعه روز افزون رابط‌های استاندارد، امکان همکاری هر چه بهتر میان بینایی ماشین و فناوری اتوماسیون را افزایش داد.
تعامل آسان و ایمن بین انسان و ماشین
فناوری “3D scene flow” با استفاده از چندین دوربین که ناحیه فعالیت ربات را کنترل می‌کنند، راه حل‌هایی عرضه می‌کند. در صورتی که شخصی به این منطقه نزدیک شود، نرم‌افزار بینایی ماشین با استفاده از چندین تصویر، دقیقا می‌داند که شخص در چه مختصاتی قرار گرفته و به کدام سو می‌رود. ربات فقط در صورتی متوقف می‌شود که مسیرهای انسان و ماشین با یکدیگر تداخل داشته باشند. این توانایی واکنش به مسیرهای انسانی، تعداد توقف‌های مضر و هزینه‌بر و توقف خط تولید را کاهش می‌دهد؛ هر چه توقف کار کمتر باشد، مسلما به لحاظ مالی به نفع تولیدکننده خواهد بود. علاوه بر این‌ها، مطابق با نسل چهارم صنعت و فرآیندهای کارخانجات هوشمند، صنعت خودروسازی به طور فزاینده‌ای به ربات‌های مشارکتی و لیفتراک‌های اتوماتیک متکی است؛ این ماشین آلات به صورت مستقل در بخش‌های تولیدی کارخانه در حال فعالیت هستند. در این شرایط، استفاده از روش‌های بینایی ماشین مبتنی بر 3D با ایمنی و قابلیت اعتماد بالا برای کنترل و بررسی جهت حرکت ربات و انسان و تجزیه و تحلیل آنها الزامی است. استفاده از این فناوری منجر به تعاملات آسان، انعطاف‌پذیری و ایمنی بیشتر می‌شود.
صنعت خودروسازی همچنین از فناوری بینایی ماشین مبتنی بر 3D برای کنترل و تنظیم فرآیندهای غیرتولیدی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری در سیستم‌های کمک راننده اتوماتیک، با استفاده از سنسورها و دوربین‌های نصب شده در وسیله نقلیه به کار گرفته می‌شود. با استفاده از اطلاعات تصاویر سه بعدی، الگوریتمها می‌توانند به طور قابل اعتمادی تشخیص دهند که آیا ماشین به درستی در لاین مورد نظر خود در حرکت است؟ آیا موانعی سد مسیر حرکت آن می‌شوند و یا وسایل نقلیه دیگری از جهت حرکت آن در حال عبور هستند؟با استفاده از این قابلیت‌های تشخیصی می‌توان از برخوردهای خطرناک جلوگیری کرده و ایمنی ترافیک را افزایش داد. به علاوه، این فناوری زمینه را برای تولید اتومبیل‌های خودران فراهم می‌کند.
برنامه های بینایی ماشین چگونه عمل می کند؟
با توجه به اهمیت بالای سلامت دستگاه‌های تولیدی در صنعت خودروسازی، وجود یک پایگاه داده منسجم از نتایج بازرسی و دیگر اطلاعات الزامی است. وجود یک فناوری که نه تنها قابلیت ردیابی و بررسی ساخت قطعات و مونتاژ وسایل نقلیه را برعهده داشته باشد بلکه در زمینه تعمیر و نگهداری آنها نیز مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از فناوری بینایی ماشین جایگزین بازرسی‌های انسانی و ماشینی دیگر می‌شود و در عین حال کارایی را افزایش داده و به کاهش هزینه‌ها و بهبود دقت تولید نیز کمک می‌کند.
عمدتا برنامه‌های بینایی ماشین در صنعت خودرو شامل هدایت ماشین یا بازرسی کیفی آن هستند. در بازرسی‌های کنترل کیفی، سیستم بینایی ماشین سالم بودن یا معیوب بودن قطعات یا زیر مجموعه‌های آنها را مشخص می‌کند. این سیستم تجهیزات کنترل حرکت را برای رد یا قبول آنها هدایت می‌کند؛ برنامه‌های هدایت ماشین از سیستم‌های بینایی برای بهبود دقت و همچنین سرعت جمع‌آوری ربات‌ها و تجهیزات خودکار حمل و نقل مواد استفاده می‌کنند تا کل روند به طور قابل توجهی کارایی بالاتری داشته باشد. اگرچه آنها از جهات مختلفی می‌توانند کارهای متفاوتی را بر عهده بگیرند اما این کاربردها معمولا در یکی از چندین دسته کلی زیر قرار می‌گیرند.
سنجش ابعاد
نسل جدید سیستم‌های بینایی ماشین با داشتن قابلیت تشخیص دقیق و قابلیت برنامه‌ریزی آسان، در اطمینان از صحت اندازه‌گیری‌ها بسیار کارآمد هستند. برنامه‌های اندازه‌گیری ابعادی توسط بینایی ماشین اغلب شامل انواع مختلفی از خطوط، زوایا، قوس‌ها، قطرها و تلورانس‌هاست. تقریبا تمامی این سیستم‌ها می‌توانند با ضریب اطمینان بالا، به سرعت و با دقتی بسیار بالا حتی بیشتر از پیچیده‌ترین روش‌های دستی اندازه‌گیری را انجام دهند.
تایید سلامت محصول
بینایی ماشین در این حوزه به خوبی ارزش خود را ثابت می‌کند. کاربران به آسانی سیستم‌های بینایی ماشین را آموزش می‌دهند تا به دنبال الگوها و اشکال دقیقی باشند که با الگوهای زیرمجموعه‌های درست مطابقت داشته باشند. این سیستم‌ها بازرسی‌ها را بهتر از سایر روش‌های کنترل کیفی دستی یا اتوماتیک انجام می‌دهند
عیب‌یابی
یکی از مهم‌ترین ماموریت‌های سیستم بینایی ماشین اجرا شده در خطوط تولیدی صنعت خودروسازی، عیب‌یابی محصولات است. این سیستم‌های بینایی ماشین از قابلیت‌های قدرتمند تشخیص الگو برای یافتن عیوب موجود، خراش‌ها، فرورفتگی‌ها و طیف گسترده‌ای از نقایص مختلف استفاده می‌کنند. علاوه بر اطمینان از کیفیت قطعات و محصولات نهایی، این سیستم‌ها همچنین تولیدکنندگان را قادر میسازند پیش از اتلاف مواد و زمان تولید، با حذف قطعات معیوب هزینه‌های ساخت را کاهش دهند.
برای دستیابی به بالاترین سطح دقت، برنامه‌های بینایی ماشین موثر با استفاده از ابزارهای بینایی ماشین مبتنی بر نرم‌افزار بهره گرفته و تجزیه و تحلیل تصاویر را انجام می‌دهند. این ابزارها با قابلیت پردازش تصویر سیستم کار می‌کنند و با بهره‌گیری از نوع خاصی از شناسایی و تجزیه و تحلیل به طور موثر چرخه توسعه برنامه را ساده سازی می‌کنند.
رباتیک
سیستم پیشرفته بینایی ماشین، یک ربات را قادر میسازند تا قطعات یا زیرمجموعه‌هایی را که بر روی آنها کار می‌کنند، مکان‌یابی کند. این سیستم قطعاتی که یک ربات ممکن است انتخاب کند را یافته و اطلاعات آن (از جمله موقعیت و جهت مناسب آن برای چسباندن قطعات) را به ربات ارسال می‌کند. بدین صورت سرعت و دقت خطوط مونتاژ افزایش یافته و سیستم تولید کارآمدتر خواهد بود.
تایید پرینت
اتومبیل‌ها در قسمتهای مختلف، انواع گوناگونی از مارک‌گذاری را دارند. سیستم‌های بینایی ماشین از روش‌های تایید شخصیت نوری (OCR) برای بررسی این‌که آیا قطعات و اجزا به درستی برچسب‌گذاری و علامت‌گذاری شده‌اند، استفاده می‌کنند. آنها می‌توانند جوهر، اچ لیزر، حکاکی روی برچسب‌ها و مارک‌گذاری روی قطعات ریخته‌شده را شناسایی و تایید کنند.
خواندن کد
شرکت‌های خودروسازی می‌توانند از سیستم‌های بینایی ماشین برای خواندن بارکد، کدهای ماتریس داده 2D و نویسه‌های چاپ شده بر روی قطعات، برچسب‌ها و بسته‌ها استفاده می‌کنند. این فناوری نوین و پیشرفته به شناسایی صحیح قطعات و الگوها کمک می‌کند و داده‌های سطح هر یک را برای تصحیح خطا، کنترل فرآیند و ردیابی معیارهای کنترل کیفیت فراهم می‌کند. همچنین، خوانش بینایی ماشین در حال ایجاد موج جدیدی از فناوری در صنعت خودرو است.
تشخیص موانع کوچک
سیستم‌های معمولی، قابلیت تشخیص موانع بزرگ را دارند اما اگر به دنبال رانندگی ایمن و راحتی هستید، از اتومبیل‌های مبتنی بر بینایی ماشین بهره بگیرید. این خودروها با کمک این فناوری موانع غیرمنتظره و بسیار کوچک و ناچیز که ممکن است منجر به عواقب جبران ناپذیری شوند، همچون شاخه‌های افتاده یا حیوانات را تشخیص می‌دهند. هوش مصنوعی با کمک بینایی ماشین به تشخیص این موانع و توقف خودرو یا کاهش سرعت آن منجر می‌شود. این فناوری تنها با کمک آموزش الگوریتمها با استفاده از داده‌های کافی امکان‌پذیر است.
